Un microbe intestinal bénéfique stimule la croissance des enfants souffrant de malnutrition

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Pour lutter contre la malnutrition infantile – qui touche 200 millions d’enfants dans le monde – des chercheurs de la faculté de médecine de l’université de Washington à Saint-Louis ont développé un aliment thérapeutique qui nourrit les collections de microbes bénéfiques résidant dans l’intestin et améliore la croissance des enfants ainsi que d’autres mesures de leur santé. . Mais pour comprendre le fonctionnement de cette thérapie alimentaire, l’équipe de recherche dirigée par le médecin-scientifique Jeffrey I. Gordon, MDs’est concentré sur la façon dont les microbiomes intestinaux des enfants réagissent à la thérapie.

Les résultats sont publiés le 25 octobre dans la revue Science.

“Alors que nous appliquons de nouvelles thérapies pour traiter la malnutrition infantile en réparant leurs microbiomes intestinaux, nous avons l’opportunité d’étudier le fonctionnement interne de nos partenaires microbiens”, a déclaré Gordon, professeur émérite Dr Robert J. Glaser et directeur du Centre familial Edison pour les sciences du génome et la biologie des systèmes à WashU Medicine. « Nous découvrons comment les microbes intestinaux affectent différents aspects de notre physiologie. Cette étude montre que les microbes intestinaux sont des maîtres biochimistes possédant des capacités métaboliques dont nous ignorions l’existence.

Selon les chercheurs, une meilleure compréhension des effets de nos microbes intestinaux sur notre corps pourrait conduire à de nouvelles stratégies pour maintenir la santé humaine et aider à orienter le développement de traitements pour une grande variété de maladies au-delà de la malnutrition.

Dans deux essais cliniques contrôlés randomisés portant sur l’aliment thérapeutique chez des enfants bangladais souffrant de malnutrition, les chercheurs ont identifié un ensemble de microbes dont l’abondance et les fonctions exprimées étaient en corrélation avec l’amélioration de la croissance des participants à l’étude. L’un de ces organismes bénéfiques est une bactérie appelée Faecalibacterium prausnitzii.

Les co-premiers auteurs de l’article — Jiye Cheng, PhDprofesseur adjoint de pathologie et d’immunologie, et Sid Venkatesh, PhD, ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Gordon qui travaille maintenant à l’Université de Washington, ont étudié des souris nées dans des conditions stériles puis colonisées avec des communautés définies de microbes cultivées à partir des microbiomes des enfants bangladais. . Ils ont découvert que les niveaux de deux molécules appelées oléoyléthanolamide (OEA) et palmitoyléthanolamide (PEA) étaient beaucoup plus faibles dans les intestins des animaux colonisés par des communautés microbiennes contenant une souche spécifique de F. prausnitziipar rapport aux animaux dépourvus de cette souche. Cela était remarquable étant donné que l’OEA et le PEA sont des molécules de signalisation lipidiques naturelles connues pour jouer un rôle important dans la régulation de l’inflammation, du métabolisme et de l’appétit.

L’équipe de Gordon a utilisé une série d’outils bioinformatiques et biochimiques pour identifier l’enzyme – l’amide hydrolase d’acide gras (FAAH) – produite par la souche bactérienne et responsable de la dégradation de l’OEA et du PEA. La version humaine du FAAH est largement connue pour sa capacité à décomposer des types spécifiques de neurotransmetteurs appelés endocannabinoïdes et, ce faisant, à réguler certains aspects de la physiologie humaine dans tout le corps. En fait, la version humaine de cette enzyme est la cible d’un certain nombre de médicaments expérimentaux, car elle joue un rôle dans la douleur chronique, l’anxiété et l’humeur, entre autres états neurologiques.

Cheng et Venkatesh ont noté que la découverte du F. prausnitzii L’enzyme FAAH représente le premier exemple d’enzyme microbienne de ce type et a révélé le rôle des microbes dans la régulation des niveaux de molécules importantes appelées N-acyléthanolamides, notamment l’OEA et le PEA, dans l’intestin.

L’analyse des échantillons fécaux d’enfants malnutris collectés lors de l’essai clinique de l’aliment thérapeutique a révélé que le traitement alimentaire entraînait une diminution des niveaux d’OEA tout en augmentant l’abondance de F. prausnitzii et l’expression de son enzyme. Ces résultats indiquent que cette enzyme bactérienne intestinale pourrait réduire l’OEA intestinale – un composé coupe-faim – ce qui est souhaitable chez les enfants souffrant de malnutrition.

En plus de fournir de nouvelles informations sur les effets bénéfiques de l’aliment thérapeutique, l’article décrit comment l’enzyme bactérienne possède une gamme de capacités considérablement plus large que celle de la FAAH humaine. Ceux-ci incluent une capacité unique à synthétiser des acides aminés modifiés par les lipides, y compris un certain nombre de nouvelles molécules dont l’équipe a montré qu’elles fonctionnaient comme modulateurs des récepteurs humains impliqués dans la détection de l’environnement externe des cellules, ainsi que comme régulateurs des réponses immunitaires dans l’intestin.

En plus de synthétiser d’importants régulateurs de la fonction cellulaire, l’enzyme bactérienne peut contrôler les niveaux d’autres molécules de signalisation contenant des lipides, notamment des neurotransmetteurs impliqués dans les communications entre neurones et des molécules dites de détection de quorum qui sont utilisées par les bactéries pathogènes pour coordonner l’infection et perturber l’infection. réponses immunitaires de l’hôte.

« Les structures de l’enzyme FAAH humaine et bactérienne sont très distinctes ; il a été constaté que les médicaments expérimentaux qui inhibent l’enzyme humaine n’affectent pas l’enzyme bactérienne », a déclaré Gordon. « Cela ouvre la porte au développement de nouveaux traitements permettant de manipuler sélectivement l’activité et les produits produits par l’enzyme bactérienne. Ceci est un exemple de la façon dont les microbes ont développé des fonctions qui ne sont pas codées dans notre propre génome humain, mais qui sont néanmoins importantes pour les fonctions normales de notre corps humain. Nous savons maintenant que nous avons deux versions différentes de cette enzyme à deux endroits différents : nos cellules humaines et notre microbiome intestinal.

Gordon et son collègue, Michael Barratt, Ph.D.un professeur de pathologie et d’immunologie et co-auteur de l’article, a souligné que l’identification de cette enzyme bactérienne intestinale offre de nouvelles opportunités pour étudier les effets bénéfiques du traitement alimentaire thérapeutique. Barratt a également noté qu’au-delà du traitement des composants du régime alimentaire normal, des enzymes comme celle-ci dans l’intestin pourraient aider à expliquer les différences dans les réponses observées entre les individus à certains médicaments administrés par voie orale.

“Il est étonnant de voir tout ce que la version microbienne de cette enzyme peut faire”, a déclaré Gordon. « Dans nos futures études, nous souhaitons déterminer si les cousins ​​de cette enzyme qui pourraient être codés dans le génome d’autres bactéries pourraient compléter la FAAH ou exercer des activités totalement différentes. Ces organismes sont des maîtres chimistes et nous commençons tout juste à explorer ce qu’ils peuvent faire.

Référence: Cheng J, Venkatesh S, Ke K, Barratt MJ, Gordon JI. Un instinct humain Faecalibacterium prausnitzii amide hydrolase d’acide gras. Science. 2024;386(6720):eado6828. est ce que je: 10.1126/science.ado6828

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